Устройство для бесконтактного измерения тока Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 G01R1/22 

(Б) УСТРОЙСТВО для БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

I

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения больших токов бесконтактным способом.

Известно устройство для бесконтактного измерения тока, выполненное в виде электроизмерительных клещей, содержащее разъемный магнитопровод, охватывающий токопровод с измеряемым током, причем магнитопровод выполнен гофрированным 1.

Недостатком устройства является ограниченный диапазон измеряемых токов, который определяется длиной средней магнитной линии.

Известно также устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее разъемный магнитопровод в виде жесткой спирали с замкнутыми концами и гальваномагнитный датчик ЭДС Холла С2.

Использование п-виткового магнитопровода позволяет увеличить эквивалентную магнитную проницаемость магнитопровода в п раз и тем самым повы;Сить чувствительность измерительного устройства при измерении слабых токов. В этом случае в качестве материала магнитопровода используется пермаллой 79НМ, обладающий высокой начальной магнитной проницаемостью ( до 2000) Ш.

Указанное устройство не может быть использовано для измерения сильных токов, точность показаний которого снижается вследствие нелинейности зависимости индукции от тока, возникающей от неравномерного насыщения магнитопровода.

Цель изобретения - увеличение диапазона измеряемых токов, особенно токов большой величины (до десятков тысяч ампер) и повышение чувствитель-- ности устройства в этих диапазонах.

Поставленная цель достигается тем, что а устройстве для бесконтактного измерения тока, содержащем разъемный магнитопровод в виде спирали с замкнутыми концами и гальваномагнитныи да чик ЭДС Холла, магнитопровод выполнен из немагнитной гибкой оболочки, заполненной шариками из ферромагнит ного материала. При этом датчик ЭДС Холла может быть размещен в воздушном зазоре ме ду концами магнитопровода, которые соединены по оболочке разъемной муф ты, выполненной из немагнитного материала. Отношение внутреннего диаметра г кой оболочки к диаметру шариков бол ше 0,8. На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 зависимость индукции в магнитопрово де от величины измеряемого тока. Устройство для измерения тока со держит разъемный магнитопровод 1, выполненный из немагнитной гибкой оболочки 2, которая заполнена шариками 3 из ферромагнитного материала например незакаленными шарикоподшипн ками из стали ШХ-15. Концы магнитопровода соединены резьбовой разъемной муфтой k из немагнитного материала и заканчиваются концентраторами 5 и 6 магнитного поля, в теле которых предусмотрены сферические поло сти 7. Между коническими участками концентраторов размещена диэлектриче кая вставка 8, которая обеспечивает при стягивании разъемной муфты k постоянный воздушный зазор. В зазоре размещен гальваномагнитный датчик 9 ЭДС Холла. Разъемный магнитопровод 1 охватывает шину 10 с измеряемым током. Для исключения возможности попадания магнитопровода под потенциал шины 10 его оболочка покрыта слоем изоляции 11. Устройство работает следующим образом. При протекании тока по шине 10 во круг нее возбуждается магнитное поле пропорциональное величине измеряемого тока. Поток магнитной индукции, пронизывающий объем заполненный шариками 3 из ферромагнитного материала, пропорционален измеряемому току и средней магнитной проницаемости разъемного магнитопровода 1. Этот по ток вызывает пропорциональное измене ние ЭДС Холла в гальваномагнитном датчике 9, которая затем измеряется. Наличие шариков 3 из ферромагнитного материала в немагнитной гибкой 9 оболочке магнитопровода 1 позволяет получить линейную зависимость индукции В от измеряемого тока (фиг.2, позиция 12) при более высоких значениях тока по сравнению с жестким сплошным магнитопроводом, выполненным с тем же воздушным зазором и той же длиной средней магнитной линии (фиг. 2, позиция 13). Зависимость В () жесткого сплошного магнитопровода (фиг. 2, позиция 13) имеет линейный участок, который позволяет измерять токи в небольшом диапазоне (порядка до 1000 А). Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон измеряемых токов при сохранении линейности зависимости В (З), что обеспечивает снижение погрешности измерения до величины тока порядка А. В требуемом диапазоне измерения тока гибкость разъемного магнитопровода 1 позволяет увеличить чувствительность устройства за счет увеличения числа витков магнитопровода (фиг. 2, позиция 1 для варианта двухвиткового магнитопровода). Увеличивая количество витков выбранном диапазоне измерении тока, можно достичь чувствительности сплошного магнитопровода, сохраняя линейность характеристики (увеличение чувствительности можно сопоставить с чувствительностью датчика без магнитопровйда, фиг. 2, позиция 15). Дискретность магнитной системы, которая обеспечивается из ферромэ - нитного материала, позволяет измерять не только большие постоянные, но и переменные токи с минимальными вихревыми потерями. Размещение датчика ЭДС Холла в месте разъема магнитопровода позволяет упростить монтаж и обслуживание устройства. Отношение внутреннего диаметра нема гнитнЫ гибкой оболочки 2 к диаметру ее шариков 3 должно превышать величину 0,8, так как в этом случае сохраняется плотный контакт шарика 3 со сферической полост ью 7, выполненной в концентраторах 5 и 6. При этом соотношении диаметров магнитное сопротивление магнитопровода 1 максимально. С увеличением этого отношения коэффициент заполнения объема гибкой оболочки возрастает, и магнитное сопротивление падает, а средняя магнитная проницаемость возрастает. Это позволяет выбрать оптимальную магнитную проницаемость устройства с учетом различных требований, предъявляемых к подобного рода устройствам при измерении постоянных, переменных и импульсных токов.

Предлагаемое устройство может представлять единичный модуль более сложного устройства, состоящего из последовательно соединенных модулей. В этом случае чувствительность может быть доведена до предельной (чувствительности сплошного магнитопровода), а соединяя выходные электроды датчиков ЭДС Холла последовательно можно увеличить выходной сигнал и снизить сигнал помех.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

11

Фмг.1